UNIVERSITATEA DE TIINE AGRICOLE I MEDICIN VETERINARION IONESCU DE LA BRAD DIN IAI

FACULTATEA DE AGRICULTURSPECIALIZAREA:TEHNOLOGIA PRELUCRRII PRODUSELOR AGROALIMENTARE

PROIECTInstalatii frigorifice

Coordonator tiintific,Asist.dr. Virgil Vlahidis Student,Macovei Alexandra An III,Grupa 454,TPPA

IAI2012UNIVERSITATEA DE STIINTE AGRICOLE SI MEDICINVETERINAR ION IONESCU DE LA BRAD DIN IASI

Tema proiectului:

Determinarea necesarului de frig i calcululparametrilor instalaiei frigorifice

CUPRINSIntroducere.....................31. Determinarea necesarului de frig........................41.1. Suprafaa util a depozitului.41.2. Cantitatea de produse stocate.........................51.3. Cantitatea de cldur ptruns din exterior prin izolaie..61.4. Necesarul de frig tehnologic..71.5. Necesarul de frig pentru ventilarea spaiului.91.6. Necesarul de frig pentru acoperirea pierderilor din timpul exploatrii101.7. Necesarul total de frig.101.8. Sarcina frigorific.................................112. Calculul parametrilor instalaiei frigorifice.112.1. Evoluia temperaturilor n vaporizator......................112.2. Evoluia temperaturii n condensator..122.3. Temperatura de refulare a agentului frigorific din compresor132.4. Trasarea ciclului de funcionare a instalaiei frigorifice132.5. Mrimi caracteristice compresorului143. Bibliografie.....................................16

INTRODUCERE:S se determine necesarul de frig i parametrii instalaiei frigorifice pentru tunelul de congelare Tc1 din depozitul frigorific prezentat n fig. 1 utilizat pentru stocarea crnii de vnat.Dimensiunile tunelului de congelare Tc1: L x l x h = 10 x 4 x 3Temperatura de congelare: -220C

Fig.1. Depozitul frigorific

Etapa IDeterminarea necesarului de frigNecesarul de frig se calculeaz din bilanul termic pentru un interval de 24 h (kJ/24h) folosind relaia: (1)n care :Q necesarul de frig;Q1 cantitatea de cldur ptruns din exterior;Q2 necesarul de frig tehnologic;Q3 necesarul de frig pentru ventilarea camerelor;Q4 necesarul de frig pentru acoperirea de pierderi din timpul exploatrii.

1.1. Suprafaa util de depozitare

Aceast suprafa reprezint diferena dintre aria geometric a ncperii frigorifice i suprafeele stlpilor de susinere, a culoarelor de acces, a spaiilor dintre box-palei, se calculeaz cu relaia: (2)n care :S suprafaa depozitului; are valorile:1,4 Tr < 80 m21,4 Tc1,3 Dr = (80 200) m21,3 Dc < 300 m2

1.2. Cantitatea de produse stocateUtiliznd norma de ncrcare cu produse pe unitatea de suprafa din tabelul 1, se calculeaz masa de produse depozitate cu relaia: (3)n care :m cantitatea de produse stocate;N norma de ncrcare cu produse, N=100 150 [kg/m2] (stivuire manual).

m = 120 28,571 = 3428,52 [kg]

Tabelul 1

1.3. Cantitatea de cldur ptruns din exteriorAceast cantitate de cldur se datoreaz diferenelor de temperatur dintre interior i exterior i radiaiei solare; se determin cu relaia: (4)n care:ki coeficientul global de schimb de cldur pentru perei, se consider pereii exteriori i interiori (fig.2 i 3) ca fiind structuri multi-strat;

Fig.2. Perete exterior

Fig.3. Perete interior Peretele exterior: Tencuial exterioar cu 1=1 [W/mgrad] i 1=2 3 cm; Zidrie din beton expandat cu 2=(0,23 0,52) [W/mgrad] i 2=25 cm; Tencuial suport cu 3=1,16 [W/mgrad] i 3=2 3 cm; Barier de vapori cu 4=0,384 [W/mgrad] i 4=3 5 cm; Izolaie din polistiren cu 5=0,04 [W/mgrad] i 5=10 cm; Tencuial finit cu 6=1,16 [W/mgrad] i 6=2 3 cm.

Peretele interior: Tencuial exterioar cu 1=1 [W/mgrad] i 1=2 3 cm; Zidrie din beton expandat cu 2=(0,23 0,52) [W/mgrad] i 2=25 cm; Tencuial suport cu 3=1,16 [W/mgrad] i 3=2 3 cm; Izolaie din polistiren cu 5=0,04 [W/mgrad] i 5=10 cm; Tencuial finit cu 6=1,16 [W/mgrad] i 6=2 3 cm.Pereii interiori nu au barier de vapori (4).

Coeficientul global de transfer se calculeaz pentru fiecare perete cu relaia: (5)

n care: e coeficient de transfer prin convecie de e = 29 [W/m2grad] pentru suprafaa exterioar a peretelui interior i cu valoarea de e = 12 [W/m2grad] pentru suprafaa interioar;i coeficient de transfer prin convecie de e = 8 [W/m2grad] pentru suprafaa dinspre interior al pereilor.

Pentru plafon: k = 0,21 Pentru podea: k = 0,49Si suprafaa elementului i;ti diferena de temperatur la care se gsete peretele respectiv: Pentru pereii exteriori i plafoane: t= tc=30 - ti [0C] Pentru pereii interiori care separ spaiul frigorific de unul nefrigorific care comunic direct cu exteriorul: t= (0,7 0,8)tc Pentru pereii interiori i pardoseli ce separ spaiul frigorific de unul nefrigorificcare nu comunic direct cu exteriorul: t= 0,6tc Pentru pereii interiori care separ dou spaii frigorifice similare: t= 0,4tctr diferena de temperatur care ine seama de influena radiaiei solare: Pentru pereii exteriori i plafon avem urmtoarele situaii:tr = 00C pentru pereii exteriori orientai spre N;tr = 5-100C pentru pereii exteriori orientai spre E, V, SE, SV;tr = 150C pentru pereii exteriori orientai spre S;tr = 15-180C pentru plafoane.

1.4. Necesarul de frig tehnologicNecesarul de frig pentru rcirea produselor se determin pentru tuneluri de refrigerare i congelare, astfel: Refrigerare: (6) Congelare: (7) (8)n care:ii i if entalpiile iniiale, respectiv finale ale produselor (tabelul 2, [1] );m pierderea de mas a produselor (procentual), (tabelul 3, [1]);Qc cldura degajat prin reacii biochimice (cldur de respiraie); Qc=0 pentru produsele din carne.Pentru c regimul de rcire este nestaionar, se majoreaz prin nmulire cu un coeficient de neuniformitate a sarcinii termice n valoare de 1,8.Pentru depozite de produse refrigerate sau congelate Q2=0, pentru c produsele sunt deja rcite pn la temperatura final de depozitare.Pentru carnea de vnat: ii = 354,5 [kJ/kg]if = 0 [kJ/kg]

Tabelul 2

Tabelul 3

1.5. Necesarul de frig pentru ventilarea spaiilorPentru ventilarea spaiilor se ine cont de cantitatea de aer proaspt introdus. (9)n care:V volumul camerei ventilate;a schimburile de aer pe zi 2-4 (pentru carnea de vnat a=4);iex i iint entalpia aerului din exterior, respectiv din interior; se determin cu diagrama Mollier astfel: umiditatea relativ pentru aerul exterior 60%, iar pentru interior umiditatea pentru produsele refrigerate se determin din (tabelul 4, [1] ), iar pentru congelate se consider o umiditate relativ de 95%;int densitatea aerului la interior; egal cu:

= = =1,406[kg/m3] (10)n care:Ti temperatura din interiorul tunelului; Ti= - 220C = - 22 + 273 = 251 [K]iex = 72 [kJ/kg]iint = -23[kJ/kg]

Tabelul 4

1.6. Necesarul de frig pentru acoperirea pierderilor din timpul exploatriiAporturile de cldur din exterior datorate deschiderii uilor, personalului, surselor de iluminare i motoarelor electrice se determin cu relaia: (11)n care coeficientul se alege n funcie de suprafaa spaiului astfel:S > 300m2 0,1150 < S < 300m2 0,280 < S < 150m2 0,3S < 80m2 0,4S=84=32m2 0,4

1.7. Necesarul total de frig Se calculeaz prin nsumarea cantitii de cldur ptruns din exterior i a necesarurilor de frig calculate anterior. (12)

1.8. Sarcina frigorificSarcina frigorific se calculeaz pentru un anumit timp de funcionare pe zi c i valoarea obinut este majorat cu 5% pentru a lua n calcul pierderile aprute pe conductele de la compresor la vaporizator. (13)n care:c timp de funcionare a instalaiei n h/zi; pentru congelare c = 22 h/zi.

Etapa IICalculul parametrilor instalaiei frigorificeRcirea spaiului frigorific considerat n etapa anterioar se realizeaz cu aer; de asemenea condensatorul instalaiei frigorifice este rcit cu aer.n instalaia frigorific se va utilize ca agent R134a; exponentul politropic al comprimrii este: mc = 1,15; iar exponentul politropic al destinderii este: md = 1,08.

2.1. Evoluia temperaturii n vaporizatorn fig.4. este reprezentat evoluia temperaturii aerului n vaporizator, astfel: temperatura aerului la intrare n vaporizator tai este egal cu temperatura din depozit; scderea de temperatur a aerului n vaporizator este tao=3 ... 5 [0C]; diferena total de temperatur din vaporizator ttot0=6 ... 10 [0C]; supranclzirea agentului frigorific tsi=3 ...6 [0C]; temperatura de vaporizare a agentului frigorific t0=tai ttot0 [0C]. (14)

Fig.4. Evoluia temperaturii aerului n vaporizator

tai = -22[0C]tao = 5 [0C]ttot0 = 7 [0C]tsi = 6 [0C]t0 = tai ttot0 = - 22 7 = -29 [0C]Din programul Cool Pack, din tabelele de saturaie ale agentului frigorific se determin presiunea p1 corespunztoare temperaturii de vaporizare t0. Se neglijeaz supranclzirea vaporilor n vaporizator (procesul 2-3), astfel nct parametrii de intrare n compresor sunt: p1 i t0.p1 = 0,602

2.2. Evoluia temperaturii n condensatorTemperatura aerului la intrare n condensator taik se adopta 300C (fig.5.). Creterea temperaturii aerului la trecereaprin condensator este tak = 5-100C; Diferena maxim dintre temperatura de condensare tk a agentului frigorific i temperatura aerului la intrarea n condensator este ttotk care este ntre 10-200C; Subrcirea agentului frigorific tsr = 4-70C, dar procesul 3-4 de subrcire se neglijeaz; Rezult temperatura de condensare tk = taik + ttotk [0C]. (15)

Fig.5. Temperatura aerului la intrare n condensatortak = 90Cttotk = 170Ctsr = 50Ctk = 30 + 17= 470CPrin programul Cool Pack din tabelul de saturaie se determin presiunea p2 corespunztoare temperaturii de condensare tk.p2 = 12,211

2.3. Temperatura de refulare a agentului frigorific din compresorPresupunnd c n compresor are loc o transformare politropic, rezult: (16)

2.4. Trasarea ciclului de funcionare a instalaiei frigorificeCoeficientul de umplere a compresorului se determin cu relaia: (17)n care : coeficientul spaiului mort, = 0,03.

Din programul Cool Packse traseaz ciclul de funcionare al instalaiei frigorifice n coordonate log p-h; n acelai utilitar log p-h n seciunea de dimensionare se introduce puterea frigorific calculat anterior, coeficient de umplere i randamentul izentropic cu valori 0,6 0,8.n fereastra utilitarului se va afia: Debitul masic de agent frigorific m= [kg/s]; Debitul volumic teoretic al compresorului Displacement = [m3/h]; Debitul volumic real de agent frigorific V = [m3/h]; Fluxul de cldur pentru condensator Qc = [kW]; Puterea absorbit de compresor W = [kW].

2.5. Mrimile caracteristice ale compresoruluiSe pot determina caracteristicile compresorului din cataloagele firmelor productoare n funcie de debitul volumic teoretic al compresorului (relaia 18) i de cilindreea compresorului (relaia 19). (18) (19)

Bibliografie1.Porneal S.,Calculul depozitelor frigorifice, http://www.termo.utcluj.ro/ufa/ufapdf/ufa07.pdf 2. Prof. dr. ing. Mugur Balan, Instalaii frigorifice,Universitatea Tehnic din Cluj Napoca, http://www.termo.utcluj.ro/if/if.pdf 4. CoolPack. Documents on the CD-rom. www.et.dtu.dk/CoolPack.

15